Az IBM 4 Pi rendszer születése
Az 1967-ben bemutatott System/4 Pi család kifejezetten kompakt, nagy teljesítményű számítógépekből állt, amelyeket repülésben, űrmissziókban és haditechnikában használtak. A légierő az F-4 vadászgéptől a B-52 bombázóig, sőt a Harpoon hajóellenes rakétáig bevetette, míg a békésebb alkalmazások közé tartozott a GPS fejlesztése vagy éppen az elektronikus kormányzás (fly-by-wire). Az első amerikai űrállomás, a Skylab, valamint az Űrsikló fedélzetén használt Spacelab is ilyen számítógépekre támaszkodott.
Más szóval, a System/4 Pi neve sem véletlen: a földi főgépeket egységesítő System/360 mintájára itt a térbeli (szférikus) alkalmazásokra utaltak – elvégre egy gömb szögterjedelmét 4 π steradián adja ki.
Első generáció: a TC harctéri számítógép
A System/4 Pi kezdetben három modellt tartalmazott: a TC (Tactical Computer) kis, könnyű megoldásként űreszközökben, rakétákban és helikopterekben szolgált. 16 vagy 32 bites szónagysággal, de csak 8 bites buszszélességgel, 8 KB-tól 64 KB-ig bővíthető mágneses ferritmag-memóriával dolgozott, 54 egyszerű utasítással. Egy másik különlegessége, hogy nem volt hardveres veremtámogatása – helyette elágazó és állapotmentő parancsokat használtak.
A memória mágneses toroid magokból állt, amelyek áramszünet esetén is megőrizték az adatokat, és jól viselték a sugárzást. Teljesítménye – mintegy 48 500 utasítás másodpercenként – a maga korában mainframe-szintűnek számított. A Skylab rotációs irányítását is két ilyen TC-1 számítógép biztosította: az egyik aktív, a másik tartalék üzemmódban.
A gyorsabb TC-2 modellt a hetvenes években már 125 000, majd továbbfejlesztve 454 000 utasítás/másodperces sebességre növelték, és a nyolcvanas évekre az A-7 harci repülőgépekben is bevetették.
CP: testreszabott processzor az amerikai légierőnek
A TC sorozat fölé pozícionált CP (Custom Processor) modellek 16 bites processzort, de már 36 bites, hibavédelmi sávval ellátott buszt használtak, és utasításkészletük belső mikrokóddal testreszabható volt. Alapból másodpercenként 91 000 utasításra voltak képesek; teljesítményük inkább a memóriasebességtől, mint az órajeltől függött.
A CP sorozatot főleg haditechnikában alkalmazták, például a radar- és fegyverirányítási rendszereknél az F-111 és A-6 repülőgépeken. Az évtizedek során ezek a gépek a paneles, hatrétegű áramköri megoldásoknak köszönhetően egyre kompaktabbá és könnyebbé váltak. Külön figyelmet érdemel, hogy az IBM a Saturn V rakéta számítógépében (LVDC) kifejlesztett csatlakozók szabványát alkalmazta egészen a kilencvenes évekig.
EP: nagyágyú az űrben
Az EP (Extended Performance) 32 bites, System/360-kompatibilis modell volt, amely akár három párhuzamos processzort is támogatott. 190 000 utasítás/másodperc teljesítménnyel, opcionális lebegőpontos támogatással és moduláris, nagyméretű magmemóriával látta el például a Skylabhoz hasonló űrprojekteket. A MOL (Manned Orbiting Laboratory – Emberes Keringő Laboratórium) katonai űrállomás programra is fejlesztették, de ezt végül törölték.
Fejlettebb generáció: az Advanced System/4 Pi
A hetvenes években megjelent Advanced System/4 Pi család (AP, SP, CC, majd ML modellek) már közepes integrációjú áramkörökkel, fejlettebb, gyorsabb memóriával biztosított több mint kétszeres teljesítményt. Ezen belül az Advanced Processor (AP) sorozat – különösen az AP-101 – vált legendássá.
Az AP-1 modellel kezdve (450 000 utasítás/másodperc, 36 font/16,3 kg tömeg), az AP-101-ig (151 utasítás, fejlettebb memóriakezelés) folyamatos fejlődés zajlott. Az AP-101B már duplasűrűségű magmemóriát, fejlett I/O-rendszert, redundáns többszámítógépes felépítést kínált – a Space Shuttle fedélzetén négy egység futott párhuzamosan, hogy hibabiztos legyen a vezérlés, egy ötödik géppel kiegészítve tartalékként.
Innováció és szabványosítás: a haditechnikai szoftverek evolúciója
A fejlesztési költségek leszorítása miatt az Egyesült Államok Légiereje szabványosított 16 bites architektúrát vezetett be (MIL-STD-1750A) – innentől az IBM is gyártott ilyen kompatibilis gépet (AP-101E). Az igazán úttörő AP-101F egyszerre két utasításkészletet támogatott (AP-101 MMP és 1750A), csővezetékes architektúrára épült, és már DRAM félvezetőmemóriát használt.
Külön figyelmet érdemel, hogy a B-52 bombázókban az AP-101C változat túlélte a sugárzást és az elektromágneses impulzust, sőt egy nukleáris esemény után alig 50 ezredmásodperc alatt újraindult. Ez is jól példázza, hogy a katonai bevethetőség mindig kiemelt követelmény volt az IBM űrkomputereinél.
Örökség egyedülálló szoftver- és hardverrendszerekkel
Az IBM System/4 Pi család számítógépei meghatározták az űrkutatást és a modern haditechnikát a hetvenes–nyolcvanas évektől kezdve. Magmemóriájuk, redundáns architektúrájuk és rugalmasságuk hosszú évekig biztosították a repülésbiztonságot nemcsak az Űrsikló fedélzetén, hanem számos amerikai haditechnikai eszközben is. Örökségük nemcsak mérnöki csúcsteljesítmény, hanem a szoftveres és hardveres kompatibilitás felé vezető út fontos mérföldköve.
